Банк заданий
Химия
Задание 42664

Задание №42664 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Растворимость безводного карбоната аммония при некоторой температуре составляет 96 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество карбоната аммония к 250 мл воды. Приготовленный раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе при нагревании добавили избыток твердого гидроксида натрия. К раствору во второй колбе добавили 250 г соляной кислоты , также взятой в избытке. При этом объём газа, выделившийся во второй колбе, оказался в 3 раза меньше объёма газа, выделившегося в первой колбе. (Объёмы газов измерены при одинаковых условиях.) Определите массовую долю соли в конечном растворе, который образовался во второй колбе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

1. По условию протекают реакции:
[1] (NH₄)₂CO₃ + 2NaOH → Na₂CO₃ + 2NH₃ + 2H₂O
[2] (NH₄)₂CO₃ + 2HCl → 2NH₄Cl + CO₂ + H₂O

2. Найдем число моль карбоната аммония в насыщенном растворе. Для этого составим и решим пропорцию:
Пусть m (NH₄)₂CO₃ = x г, тогда

96 / x = 100 / 250
x = 240; m (NH₄)₂CO₃ = 240 г
n (NH₄)₂CO₃ = m (NH₄)₂CO₃ / M (NH₄)₂CO₃ = 240 / 96 = 2,5 моль

3. Найдем массовую долю карбоната аммония в насыщенном растворе:

m_р-ра (NH₄)₂CO₃ = m (NH₄)₂CO₃ + m H₂O = 240 + 250 = 490 г

ω (NH₄)₂CO₃ = m (NH₄)₂CO₃ / m_р-ра (NH₄)₂CO₃ = 240 / 490 = 0,4898

4. Найдем число моль карбоната аммония в растворе во второй колбе:
Пусть n₁ (NH₄)₂CO₃ = x моль, тогда n NH₃ = 2n₁ (NH₄)₂CO₃ = 2x моль;
Пусть n₂ (NH₄)₂CO₃ = y моль, тогда n CO₂ = n (NH₄)₂CO₃ = y моль

V NH₃ / V CO₂ = 3 / 1
3V CO₂ = V NH3
3n CO₂ / V_m = n NH₃ / V_m
3n CO₂ = n NH₃
3y = 2x

n₁ (NH₄)₂CO₃ + n₂ (NH₄)₂CO₃ = 2,5 моль
x + y = 2,5

3y = 2x
x + y = 2,5

x = 1,5; n (NH₄)₂CO₃ = 1,5 моль
y = 1; n (NH₄)₂CO₃ = 1 моль

5. Найдем массу образовавшегося хлорида аммония:
n NH₄Cl = 2n₂ (NH₄)₂CO₃ = 2 · 1 = 2 моль
m NH₄Cl = n NH₄Cl · M NH₄Cl = 2 · 53,5 = 107 г

6. Найдем массу выделившегося углекислого газа:
n CO₂ = n₂ (NH₄)₂CO₃ = 1 моль
m CO₂ = n CO₂ · M CO₂ = 1 · 44 = 44 г

7. После разделения насыщенного раствора карбоната аммония массовая доля растворенной соли сохраняется в первой и во второй колбах:
ω (NH₄)₂CO₃ = ω_{в 1 колбе} (NH₄)₂CO₃ = ω_{во 2 колбе} (NH₄)₂CO₃ = 0,4898

8. Найдем массу раствора карбоната аммония во второй колбе:
m₂ (NH₄)₂CO₃ = n₂ (NH₄)₂CO₃ · M (NH₄)₂CO₃ = 1 · 96 = 96 г
m_2р-ра (NH₄)₂CO₃ = m₂ (NH₄)₂CO₃ / ω_{во 2 колбе} (NH₄)₂CO₃ = 96 / 0,4898 = 196 г

9. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_{2-го р-ра} (NH₄)₂CO₃ + m_р-ра HCl – m CO₂ = 196 + 250 – 44 = 402 г

10. Найдем массовую долю хлорида аммония в конечном растворе:
ω NH₄Cl = m NH₄Cl / m_{конечн. р-ра} = 107 / 402 = 0,266 → 26,6%

Ответ: ω NH₄Cl = 26,6%

Источник: Сборник Добротина Д. Ю.